热交换器原理与设计课件.ppt

Principia and Design of Heat Exchanger Device热交换器原理与设计热交换器原理与设计山东大学·能源与动力工程学院杜文静: 8839900-25112四、管翅式换热器四、管翅式换热器第三章第三章 紧凑式热交换器紧凑式热交换器341.1.主要结构和原理主要结构和原理 这类换热器用于气液热交换气侧换热系数通常比液侧低（一个数量级），所以翅片在气侧优点：高传热系数，结构紧凑，高表面密度，承压性好缺点：制造困难，不易清理和检修结构：管箱，翅片管、框架翅片管由基管和翅片组合而成，基管通常为圆管， 也有扁平管和椭圆管分类：翅片管按其在管子上排列方式，可分为纵向和横向（径向）翅片两大类52. 2. 设计计算设计计算 1）传热量基于翅片管光管外表面积F0基于翅片管外表面积Ff，包括翅片面积和无翅部分面积2）传热系数 a. 单层翅片管 以光管外表面积为基准时以翅片管外表面为基准时6Ko 以光管外表面积为基准的传热系数Kf 以翅片管外表面积为基准的传热系数Ff 翅片管外表面积Fi 光管内表面积Fo 光管外表面积β 翅化比 β=Ff /Fi η 翅片壁面总效率ηf 翅片效率Fb’ 以翅片根部直径为基准的无翅片部分表面积Ff’ 翅片管上翅片的表面积Lf 翅片管的长度 7b）复合翅片管（翅片与基管为不同材料） 以光管外表面积（去掉翅片后）为基准以翅片管外表面积为基准，包括翅片面积和无翅部分的管子面积。

c）湿工况（伴有结露的空气冷却过程即减湿冷却过程） 在管外流体的对流换热热阻项上乘以析湿系数（最后一项 ）空气进出口的焓和温度83）对流换热系数 a. 空气横向流过圆管外环形翅片管束高翅片管束Y、H—翅片的间距、高度G—最小流通截面处质量流速 kg/m2·hb. 空气横向流过圆管外横向矩形翅片管束c. 外螺纹管束4）压力损失计算95）空冷器设计要考虑的几个设计参数a.b.c.d.e.f.106）翅片管式热交换器的设计程序 a 确定设计参数：比如设计温度，流程，鼓风还是吹风，等等 b 估算传热系数 c 计算最佳温升 d 估算传热面积 e 计算平均温差 f 估算传热面积 g 选型：管排数，管程数，迎风面积等 精确计算： h 计算管内对流换热系数 i 选取污垢热阻 j 计算管壁热阻 k 计算管外换热系数，如以光管外表面积为基准 l 计算传热系数 m 计算传热系数 n 计算传热面积，和估算值进行比较11五、热管换热器五、热管换热器121. 热管换热器的主要结构 热管是最基本元件，从外观上看通常是一根有翅片或无翅片的普通圆管它由管壳、毛细多空材料（管芯）和蒸汽腔（蒸汽通道）构成。

2. 热管换热器的工作原理 热管沿轴向分成蒸发段、绝热段、冷凝段蒸发段受热工作液体蒸发蒸汽流向冷凝段；蒸汽在冷凝段冷却凝结成液体，液体沿吸液芯靠毛细力的作用流回蒸发端3. 优点： 很高的导热性能； 优良的等温性； 运行可靠性（没有运动部件）； 热流密度可变性； 热流方向的可逆性； 环境的适应性（热管的形状可以变化）134. 热管换热器的分类 a. 按照工作温度分类， 低温热管：-273~0℃ 常温热管：100~250℃ 中温热管：250~450℃ 高温热管：>450℃ b. 按照凝液回流的作用力分类， 有芯热管 两相闭式虹吸管，又称重力热管 重力辅助热管 旋转热管 磁流体动力热管 c. 按照管壳—工作介质的材料分类， 铜-水热管 碳钢-水热管 铜刚复合-水热管 铝-氨热管 不锈钢-钠热管 145. 热管的工作特性 吸液芯中凹形的气液界面的形成属于毛细现象。

气液两侧存在压差ΔP，称为毛细头加热段和冷却段的毛细头分别为ΔPe’和ΔPc’，则热管两端毛细压差ΔPc：热管正常工作的必要条件：当加热段（蒸发段）处于半球状凹面，冷却段（冷凝段）处于平面时，毛细压差达到最大值，156. 热管的传热极限 。